Ten model prosiąt jest czasochłonny i trudny technicznie, składa się z kilku krytycznych kroków. Aby zapewnić rozsądny wskaźnik przeżycia, wymagana jest delikatna równowaga między lekami, interwencjami chirurgicznymi i metodą wywoływania zatrzymania krążenia. Ponieważ protokół jest stosunkowo długi i obejmuje kilka krytycznych etapów, przeprowadzenie eksperymentów wymaga gruntownego przygotowania oraz zaangażowanego i dobrze funkcjonującego zespołu, a eksperymenty powinny być przeprowadzane w ośrodkach, które mają doświadczenie w badaniach na dużych zwierzętach. Nasze zespoły badawcze przeprowadziły eksperymenty na jednym do trzech prosiąt równolegle. Zaleca się, aby co najmniej dwie osoby były obecne przez cały czas trwania eksperymentów i co najmniej trzy osoby, jeśli doświadczenia mają być przeprowadzane z trzema prosiętami w tym samym czasie.
Do szczególnie krytycznych i trudnych technicznie części eksperymentów należą: 1) upewnienie się, że wszystkie urządzenia działają, a wszystkie narzędzia do próbkowania danych są dostępne, sprawne i skalibrowane; 2) dobra i zadowalająca wentylacja mechaniczna, szczególnie przed uduszeniem i podczas resuscytacji krążeniowo-oddechowej; 3) interwencja chirurgiczna; 4) indukcja asfiksji; 5) stwierdzenie zatrzymania krążenia; 6) RKO; oraz 7) pobieranie próbek z próbek, zwłaszcza w krytycznych momentach, takich jak zatrzymanie akcji serca i ROSC. Najbardziej krytycznymi krokami w protokole są indukcja uduszenia i stwierdzenie zatrzymania krążenia. W pierwszych eksperymentach CO2 dodano do gazu do asfiksji, aby ściśle naśladować mieszaną kwasicę oddechową i metaboliczną asfiksji okołoporodowej 10,11,13,14,15,16,20. Jednak w późniejszych eksperymentach 7,21,22, w których gaz CO2 był niedostępny, zaobserwowano zmniejszenie szybkości wentylacji mechanicznej, a następnie zaciśnięcie ETT po 20-30 minutach, co również skutkowało mieszaną kwasicą oddechową i metaboliczną. Wysokie poziomy CO2 w przypadku zatrzymania krążenia są ważne nie tylko dla naśladowania sytuacji klinicznej, ale mogą również wpływać na ROSC. Powodem tego może być to, że zatrzymanie akcji serca wydaje się następować przy określonym pH, a pH zależy zarówno od mleczanu, jak i CO2 . Ponieważ hiperkapnia jest łatwiejsza do odwrócenia niż kwasica mleczanowa, głównie kwasica oddechowa i metaboliczna może decydować o tym, jak szybko prosięta wracają do zdrowia po uduszeniu. Inne modele asfiksji okołoporodowej lub HIE u prosiąt często rozpoczynają reoksygenację/resuscytację przed zatrzymaniem krążenia, zwykle zgodnie z wartościami MAP lub czasem trwania uduszenia (np. 45 min asfiksji29, 2 godziny asfiksji30, MAP 20 mmHg31, MAP 30-35 mmHg30, MAP 70% poniżej wartości wyjściowej29,32). Zaletą tego modelu jest to, że poprzez wywołanie zatrzymania krążenia możliwe jest badanie resuscytacji krążeniowo-oddechowej noworodków i pobieranie próbek danych przed, w trakcie i zaraz po zatrzymaniu krążenia. Warto zauważyć, że przypadkowe ustalenie, że znaczna część prosiąt ma PEA 7,33 podczas zatrzymania krążenia, może zwiększyć możliwość zastosowania modelu poza dziedziną perinatologii34.
Z biegiem lat model został udoskonalony, aby zminimalizować narażenie prosiąt na środki uspokajające i interwencje chirurgiczne oraz poprawić pobieranie próbek i rejestrację danych. Wcześniejsze protokoły 10,11,13,14,15,16,20 obejmowały indukcję znieczulenia sewofluranem. Obecnie zostało to porzucone, ponieważ obecny protokół obejmuje bezpośrednie ustanowienie dostępu dożylnego przez żyłę uszną i leki dożylne. Jest to możliwe, ponieważ stresu prosiąt unika się, po prostu owijając prosię w ręcznik przed wprowadzeniem obwodowego cewnika dożylnego przez przeszkolonego lekarza. Midazolam był również stosowany w pierwszych protokołach eksperymentalnych; jednak subiektywna ocena badacza (R.S.), który przeprowadził zdecydowaną większość autopsji, była taka, że mózg był w gorszym stanie podczas autopsji, jeśli midazolam był stosowany jako ciągły wlew. Dlatego teraz używamy fentanylu dożylnie tylko do utrzymania znieczulenia. Midazolam może być stosowany w bolusie, jeśli prosięt wykazuje oznaki niepokoju, a fentanyl i (lub) pentobarbital nie wykazują żadnego działania; Jednak prawie nigdy nie musieliśmy go podawać.
Jeśli chodzi o inne udoskonalenia, w poprzednich eksperymentach prosięta poddano tracheostomii za pomocą szczelnie zabezpieczonej rurki dotchawiczej umieszczonej przez nacięcie podgłośniowe. Ta procedura zapewnia szczelne drogi oddechowe, ale powoduje stres chirurgiczny u prosiąt. Z drugiej strony, ze względu na większe górne drogi oddechowe prosiąt, intubacja dotchawicza wiąże się ze znacznym wyciekiem podczas korzystania z niezałożonych mankietów. Dlatego zaczęliśmy używać ETT z mankietami, co zaowocowało zerowym wyciekiem i znacznie wyższymi wskaźnikami ROSC, porównywalnymi z eksperymentami z prosiętami tracheostomicznymi. Ponadto wprowadzono pewne dostosowania w odniesieniu do próbkowania danych. Niektóre z poprzednich eksperymentów 7,19,22,33,35,36 polegały na użyciu sondy przepływu umieszczonej wokół lewej tętnicy szyjnej wspólnej. W ostatnich latach ta sonda przepływu nie była łatwo dostępna w naszym instytucie w Oslo. Nasze laboratorium w Edmonton nadal korzysta z sondy przepływu tętnicy szyjnej, a jej użycie może dostarczyć cennych dodatkowych danych hemodynamicznych do modelu. Kilka wcześniejszych eksperymentów obejmowało również użycie cewnika ciśnieniowo-objętościowego umieszczonego w lewej komorze poprzez przepuszczenie go przez jedną z tętnic szyjnych. Uciskanie klatki piersiowej zaburzało rejestrację cewnika ciśnieniowo-objętościowego, a w niektórych przypadkach powodowało nawet niewydolność i pęknięcie cewnika. W związku z tym zrezygnowano z jego stosowania w modelu aresztowania. Ostatnio do protokołu dodano nieinwazyjne monitory CO, a my skupiamy się na optymalizacji sygnałów EKG podczas zatrzymania krążenia i RKO, ponieważ mogą one dostarczyć cennych informacji na temat morfologii EKG i PEA. Ostatecznie czas obserwacji po ROSC został wydłużony z 4 h do 9,5 h, ponieważ 4 h to zbyt krótko, aby móc wykryć zmiany histopatologiczne, śmierć komórek oraz zmiany w niektórych biomarkerach.
Jednym z najważniejszych ograniczeń tego modelu i wykorzystania prosiąt w ogóle jako modelu translacyjnego jest to, że w przeciwieństwie do RKO na sali porodowej, poporodowe przejście krążeniowo-oddechowe miało już miejsce u prosiąt. Jest mało prawdopodobne, aby prosięta miały otwarte zastawki sercowo-naczyniowe płodu i wysokie ciśnienie w płucach, jak miałoby to miejsce u uduszonego noworodka. Chociaż badanie przeprowadzone przez Fugelseth i wsp.37, w którym wykorzystano poprzednią wersję tego modelu asfiksji prosiąt (nie zatrzymanie akcji serca), wykazało, że zastawki naczyniowe prawdopodobnie ponownie otworzą się u prosiąt podczas asfiksji, ich reakcje na wentylację i wsparcie hemodynamiczne mogą się różnić. W związku z tym pomiary fizjologiczne nie zawsze mogą być reprezentatywne dla noworodka przechodzącego tranzycję. Występują również pewne różnice anatomiczne między prosiętami a noworodkami, takie jak większe górne drogi oddechowe u prosiąt, które powodują wyciek ETT (co oznacza, że ważne jest stosowanie ETT z mankietami) i wyższą temperaturę podstawową.
Pomimo tych ograniczeń, w światowej społeczności badawczej istnieje długa tradycja wykorzystywania prosiąt jako modelu translacyjnego asfiksji okołoporodowej. Świnia jest podobna do człowieka pod względem anatomii, fizjologii, histologii, biochemii i stanu zapalnego38, a oprócz niższej masy urodzeniowej w terminie (1,5-2,5 kg), nowonarodzone prosię ma dość podobną wielkość do ludzkiego noworodka. Rozmiar i anatomia umożliwiają oprzyrządowanie, monitorowanie, obrazowanie i pobieranie próbek biologicznych porównywalnych z ludzkim noworodkiem. Model ten pozwala również na badania resuscytacyjne, ponieważ uciskanie klatki piersiowej jest stosunkowo łatwe do wykonania w taki sam sposób, jak u noworodków, a świnie mają anatomię i fizjologię serca podobną do ludzkiej39, w tym dystrybucję krwi wieńcowej, dopływ krwi do układu przewodzącego, histologiczny wygląd mięśnia sercowego oraz biochemiczne i metaboliczne odpowiedzi na uszkodzenie niedokrwienne40. Innym ważnym czynnikiem jest to, że nowonarodzone prosię ma porównywalny okołoporodowy rozwój mózgu do ludzkiego noworodka41, a uduszenie powoduje reakcję biochemiczną z hiperkapnią i mieszaną kwasicą oddechową i metaboliczną, która przypomina tę u uduszonego noworodka.
Podsumowując, ten model asfiksji okołoporodowej jest technicznie trudny i czasochłonny. Dostarcza jednak cennych informacji na temat zmian fizjologicznych i hemodynamicznych podczas zamartwicy okołoporodowej, pozwala na badania resuscytacji noworodków oraz dostarcza cennych informacji na temat zmian fizjologicznych przed, w trakcie i po zatrzymaniu krążenia, co może być również interesujące dla innych obszarów badawczych w medycynie poza perinatologią.